JP2011523232A5

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Publication number: JP2011523232A5
Application number: JP2011513645A
Authority: JP
Filing date: 2009-06-09
Publication date: 2014-03-13
Anticipated expiration: 2029-06-09

Description

ここに、特定の実施形態における、以下から構成される太陽電池を公開する：（a）導体、半導体または半導体材料を含む複数の三次元電極。これらの導体、半導体または半導体材料が、以下から選択される：炭素、炭素同素体、有機ポリマーのいずれか。および（b）電極の形状は垂直軸に沿って変化する、少なくとも1つの光活性材料。一部の実施形態では、太陽電池のエネルギー変換効率は少なくとも5%、7%、10%、15%、20%、25%、30%、40%、50%のいずれかとなる。一部の実施形態では、少なくとも一部の三次元電極が導電性ポリマーでコーティングされている。一部の実施形態では、電極は陽極および陰極から構成されているほか、陽極は導電性ポリマーで選択的にコーティングされている。一部の実施形態では、少なくとも一部の陽極がPEDOT:PSSでコーティングされている。一部の実施形態では、電池はさらに2つの透明層を含む。ここでは、電極および光活性材料がこれら2つの透明層に挟まれている。一部の実施形態では、電磁放射が少なくとも2つの透明層を通過し、少なくとも同電磁放射の一部がエネルギーに変換される。一部の実施形態では、電磁放射は可視光線である。一部の実施形態では、電磁放射の光子は光活性材料に吸収される。一部の実施形態では、光活性材料はドナーポリマーから構成され、光子の吸収によってドナーポリマー内の電子が励起する。一部の実施形態では、励起電子が陰極に移動することで、電位差が発生する。一部の実施形態では、移動電荷の拡散距離は100 nm未満である。一部の実施形態では、三次元電極において、陽極および陰極から成るアレイが形成される。一部の実施形態では、少なくとも一部の陽極の仕事関数は5 eV以上である。一部の実施形態では、少なくとも一部の陰極の仕事関数は5 eV以下である。一部の実施形態では、少なくとも一部の三次元電極の形状は、円柱、角錐、ダイヤモンド形状、球体、半球、底面が長方形の角柱のいずれかである。一部の実施形態では、三次元電極の形状は角錐である。一部の実施形態では、三次元電極の形状は円柱である。一部の実施形態では、電極の製造には、パターン形成工程を経た導体、半導体または半導体材料が用いられる。一部の実施形態では、電極の製造には、以下のいずれかのパターン形成工程を経た導体、半導体または半導体材料が用いられる：スタンピング、エクストルージョン、プリンティング、リソグラフィー、ローリング、またはこれらの組み合わせ。一部の実施形態では、電極の製造には、パターン形成工程に続き、加熱工程を経た導体、半導体または半導体材料が用いられる。一部の実施形態では、電極の製造は、パターン形成工程に続き、焼結、熱分解、焼き付けのいずれかを経た導体、半導体または半導体材料が用いられる。一部の実施形態では、電極の製造には、パターン形成工程に続き、熱分解を経た導体、半導体または半導体材料が用いられる。一部の実施形態では、電極の製造は、パターン形成工程に続き、焼結を経た導体、半導体または半導体材料が用いられる。一部の実施形態では、電極はグラファイトまたはガラス状炭素から構成されている。一部の実施形態では、電極はグループ化されたパターンで配置されている。一部の実施形態では、電極は個別のパターンで配置されている。一部の実施形態では、電極はノントレース構造で形成されている。一部の実施形態では、少なくとも一部の電極がトレース構造を形成する。一部の実施形態では、少なくとも一部の電極は透過性である。一部の実施形態では、少なくとも一部の電極は多孔性である。一部の実施形態では、少なくとも一部の電極は光活性材料に取り囲まれている。一部の実施形態では、光活性材料はヘテロ接合光活性材料のマトリクスから構成されている。一部の実施形態では、光活性材料は以下から構成される：結晶シリコン、テルル化カドミウム、銅インジウムセレン化物、銅インジウムガリウムジセレン化物、ルテニウム有機金属染料、P3HT（ポリ(3-ヘキシルチオフェン)）、PCBM（フェニル-C61-酪酸メチルエステル）、またはこれらの組み合わせ。一部の実施形態では、光活性材料はP3HT（ポリ(3-ヘキシルチオフェン)）およびPCBM（フェニル-C61-酪酸メチルエステル）から構成されている。一部の実施形態では、光活性材料はP3HT（ポリ(3-ヘキシルチオフェン)）およびPCBM（フェニル-C61-酪酸メチルエステル）から1:1の重量比で構成されている。一部の実施形態では、電池は第1および第2の光活性材料から構成され、第1の光活性材料の吸収スペクトルは、第2の光活性材料の吸収スペクトルと異なる。一部の実施形態では、第1および第2の光活性材料は、形成された層に存在している。一部の実施形態では、光活性材料の表面積は例えば約3〜6倍増している。一部の実施形態では、電池はさらに透過性の材料から構成され、この透過性の材料が電池の酸化を防いでいる。一部の実施形態では、電池はさらにガラス、プラスチック、セラミック、またはこれらの組み合わせによる透過性の材料から構成されている。一部の実施形態では、電池はさらにガラスの透過性の材料から構成され、このガラスが電池の酸化を防いでいる。一部の実施形態では、電池はさらにプラスチックの透過性の材料から構成され、このプラスチックが電池の酸化を防いでいる。一部の実施形態では、電池は太陽電池である。一部の実施形態では、電池は太陽電池パネルを製造するために用いられる。
Here, a solar cell composed of the following in a specific embodiment is disclosed: (a) a plurality of three-dimensional electrodes comprising a conductor, semiconductor or semiconductor material. These conductors, semiconductors or semiconductor materials are selected from: carbon, carbon allotropes, organic polymers. And (b) at least one photoactive material wherein the shape of the electrode varies along the vertical axis. In some embodiments, the energy conversion efficiency of the solar cell will be at least 5%, 7%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 40%, 50%. In some embodiments, at least some of the three-dimensional electrodes are coated with a conductive polymer. In some embodiments, the electrode is comprised of an anode and a cathode, and the anode is selectively coated with a conductive polymer. In some embodiments, at least some of the anodes are coated with PEDOT: PSS. In some embodiments, the battery further includes two transparent layers. Here, the electrode and the photoactive material are sandwiched between these two transparent layers. In some embodiments, electromagnetic radiation passes through at least two transparent layers and at least a portion of the electromagnetic radiation is converted to energy. In some embodiments, the electromagnetic radiation is visible light. In some embodiments, photons of electromagnetic radiation are absorbed by the photoactive material. In some embodiments, the photoactive material is composed of a donor polymer, and photon absorption excites electrons in the donor polymer. In some embodiments, the potential difference is generated by the excitation electrons moving to the cathode. In some embodiments, the mobile charge diffusion distance is less than 100 nm. In some embodiments, an array of anodes and cathodes is formed in a three-dimensional electrode. In some embodiments, the work function of at least some anodes is 5 eV or greater. In some embodiments, the work function of at least some cathodes is 5 eV or less. In some embodiments, the shape of at least some of the three-dimensional electrodes is any of a cylinder, a pyramid, a diamond shape , a sphere, a hemisphere, and a prism with a rectangular bottom . In some embodiments, the shape of the three-dimensional electrode is a pyramid. In some embodiments, the shape of the three-dimensional electrode is a cylinder. In some embodiments, the electrode is manufactured using a conductor, semiconductor or semiconductor material that has undergone a patterning process. In some embodiments, the electrode is manufactured using a conductor, semiconductor, or semiconductor material that has undergone any of the following patterning steps: stamping, extrusion, printing, lithography, rolling, or a combination thereof. In some embodiments, the electrode is manufactured using a conductor, semiconductor, or semiconductor material that has undergone a heating process following the patterning process. In some embodiments, the electrode is manufactured using a conductor, semiconductor, or semiconductor material that has undergone a patterning process followed by either sintering, pyrolysis, or baking. In some embodiments, the electrode is manufactured using a conductor, semiconductor, or semiconductor material that has undergone a thermal decomposition following the patterning step. In some embodiments, the electrode is manufactured using a conductor, semiconductor, or semiconductor material that has undergone a patterning process followed by sintering. In some embodiments, the electrode is composed of graphite or glassy carbon. In some embodiments, the electrodes are arranged in a grouped pattern. In some embodiments, the electrodes are arranged in a separate pattern. In some embodiments, the electrodes are formed with a non-trace structure. In some embodiments, at least some of the electrodes form a trace structure. In some embodiments, at least some of the electrodes are permeable . In some embodiments, at least some of the electrodes are porous. In some embodiments, at least some of the electrodes are surrounded by a photoactive material. In some embodiments, the photoactive material is comprised of a matrix of heterojunction photoactive materials. In some embodiments, the photoactive material is composed of: crystalline silicon, cadmium telluride, copper indium selenide, copper indium gallium diselenide, ruthenium organometallic dye, P3HT (poly (3-hexylthiophene) ), PCBM (phenyl-C61-butyric acid methyl ester), or a combination thereof. In some embodiments, the photoactive material is composed of P3HT (poly (3-hexylthiophene)) and PCBM (phenyl-C61-butyric acid methyl ester). In some embodiments, the photoactive material is composed of a 1: 1 weight ratio from P3HT (poly (3-hexylthiophene)) and PCBM (phenyl-C61-butyric acid methyl ester). In some embodiments, the battery is composed of first and second photoactive materials, and the absorption spectrum of the first photoactive material is different from the absorption spectrum of the second photoactive material. In some embodiments, the first and second photoactive materials are present in the formed layer. In some embodiments, the surface area of the photoactive material is increased by, for example, about 3-6 times. In some embodiments, the battery is composed of more transparent material, the transparent material is prevented from oxidation of the battery. In some embodiments, the battery is further comprised of a permeable material made of glass, plastic, ceramic, or combinations thereof. In some embodiments, the battery is further comprised of a glass permeable material , which prevents the battery from oxidizing. In some embodiments, the battery is further comprised of a plastic permeable material that prevents the battery from oxidizing. In some embodiments, the battery is a solar cell. In some embodiments, the battery is used to manufacture a solar panel.

ここに、特定の実施形態における、導体、半導体または半導体材料を含む三次元電極を公開する。これらの導体、半導体または半導体材料は、以下から選択される：炭素、炭素同素体、有機ポリマーのいずれか。また、電極の形状は垂直軸に沿って変化する。一部の実施形態では、三次元電極は導電性ポリマーでコーティングされている。一部の実施形態では、電極は陰極である。一部の実施形態では、電極は陽極であり、陽極は導電性ポリマーでコーティングされている。一部の実施形態では、陽極はPEDOT:PSSでコーティングされている。一部の実施形態では、陽極の仕事関数は5 eV以上である。一部の実施形態では、陰極の仕事関数は5 eV以下である。一部の実施形態では、電極は炭素材によって構成されている。一部の実施形態では、電極はグラファイトまたはガラス状炭素によって構成されている。一部の実施形態では、電極の形状は円柱、角錐、ダイヤモンド形状、球体、半球、底面が長方形の角柱のいずれかである。一部の実施形態では、電極の形状は角錐である。一部の実施形態では、電極の形状は円柱である。一部の実施形態では、電極の製造には、パターン形成工程を経た導電性粉末が用いられる。一部の実施形態では、電極の製造には、以下のいずれかのパターン形成工程を経た導体または半導体材料が用いられる：スタンピング、エクストルージョン、プリンティング、リソグラフィー、ローリング、またはこれらの組み合わせ。一部の実施形態では、電極の製造には、パターン形成工程に続き、加熱工程を経た導体または半導体材料が用いられる。一部の実施形態では、電極の製造には、パターン形成工程に続き、焼結、熱分解、焼き付けのいずれかを経た導体または半導体材料が用いられる。一部の実施形態では、電極の製造には、パターン形成工程に続き、熱分解を経た導電性ポリマーが用いられる。一部の実施形態では、電極の製造には、パターン形成工程に続き、焼結を経た導電性粉末が用いられる。一部の実施形態では、少なくとも一部の電極は多孔性である。
Here, a three-dimensional electrode comprising a conductor, semiconductor or semiconductor material in certain embodiments is disclosed. These conductors, semiconductors or semiconductor materials are selected from: carbon, carbon allotropes, organic polymers. Also, the shape of the electrode changes along the vertical axis. In some embodiments, the three-dimensional electrode is coated with a conductive polymer. In some embodiments, the electrode is a cathode. In some embodiments, the electrode is an anode and the anode is coated with a conductive polymer. In some embodiments, the anode is coated with PEDOT: PSS. In some embodiments, the work function of the anode is 5 eV or greater. In some embodiments, the work function of the cathode is 5 eV or less. In some embodiments, the electrode is composed of a carbon material. In some embodiments, the electrode is composed of graphite or glassy carbon. In some embodiments, the shape of the electrode is either a cylinder, a pyramid, a diamond shape , a sphere, a hemisphere, or a prism with a rectangular bottom . In some embodiments, the shape of the electrode is a pyramid. In some embodiments, the shape of the electrode is a cylinder. In some embodiments, conductive powder that has undergone a patterning process is used to manufacture the electrode. In some embodiments, the electrode is manufactured using a conductor or semiconductor material that has undergone any of the following patterning steps: stamping, extrusion, printing, lithography, rolling, or a combination thereof. In some embodiments, the electrode is manufactured using a conductor or semiconductor material that has undergone a heating process following the patterning process. In some embodiments, the electrode is manufactured using a conductor or semiconductor material that has been subjected to a patterning process followed by sintering, pyrolysis, or baking. In some embodiments, the electrode is manufactured using a conductive polymer that has undergone thermal decomposition following the patterning step. In some embodiments, the electrode is manufactured using conductive powder that has been subjected to a patterning process followed by sintering. In some embodiments, at least some of the electrodes are porous.

ここに、特定の実施形態における、以下から構成される電界発光電池を公開する：導体または半導体材料から構成される複数の三次元ダイオード。これらの導体または半導体材料は以下から選択される：炭素、炭素同素体、有機ポリマーのいずれか、ならびに電流源。また、ダイオードの形状は垂直軸に沿って変化する。電界発光電池のエネルギー変換効率は少なくとも10%である。一部の実施形態では、太陽電池のエネルギー変換効率は少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、40%、50%のいずれかとなる。一部の実施形態では、ダイオードは1本の陽極および1本の陰極から構成されている。一部の実施形態では、ダイオードは1個のドナーポリマーおよび1個のアクセプターポリマーによって構成されている。一部の実施形態では、少なくともダイオードの一部は導電性ポリマーでコーティングされている。一部の実施形態では、陽極は導電性ポリマーで選択的にコーティングされている。一部の実施形態では、陽極はPEDOT:PSSでコーティングされている。一部の実施形態では、電流によってドナー材料内の電子が励起する。一部の実施形態では、ドナー材料内の電子が正孔と結合する。一部の実施形態では、電子と正孔が結合することで、電子が低エネルギーレベルへと落ちる。一部の実施形態では、電子が低エネルギーレベルへと落ちることで、光子が放出される。一部の実施形態では、三次元ダイオードによってアレイが形成される。一部の実施形態では、少なくとも一部の三次元ダイオードの形状は、円柱、角錐、ダイヤモンド形状、球体、半球、底面が長方形の角柱のいずれかである。一部の実施形態では、三次元ダイオードの形状は角錐である。一部の実施形態では、三次元ダイオードの形状は円柱である。一部の実施形態では、ダイオードの製造には、パターン形成工程を経た導体または半導体材料が用いられる。一部の実施形態では、ダイオードの製造には、以下のいずれかのパターン形成工程を経た導体または半導体材料が用いられる：スタンピング、エクストルージョン、プリンティング、リソグラフィー、ローリング、またはこれらの組み合わせ。一部の実施形態では、電極の製造には、パターン形成工程に続き、加熱工程を経た導体または半導体材料が用いられる。一部の実施形態では、ダイオードの製造には、パターン形成工程に続き、焼結、熱分解、焼き付けのいずれかを経た導体または半導体材料が用いられる。一部の実施形態では、ダイオードの製造には、パターン形成工程に続き、熱分解を経た導体または半導体材料が用いられる。一部の実施形態では、ダイオードの製造には、パターン形成工程に続き、焼結を経た導体または半導体材料が用いられる。一部の実施形態では、電極はグラファイトまたはガラス状炭素から構成されている。一部の実施形態では、ダイオードはグループ化されたパターンで配置されている。一部の実施形態では、ダイオードは個別のパターンで配置されている。一部の実施形態では、ダイオードはノントレース構造で形成されている。一部の実施形態では、ダイオードがトレース構造を形成する。一部の実施形態では、少なくとも一部のダイオードは透過性である。一部の実施形態では、少なくとも一部のダイオードの表面は多孔性である。一部の実施形態では、少なくとも一部のダイオードの表面は非多孔性である。一部の実施形態では、電池はさらに透過性の材料から構成され、この透過性の材料が電池の酸化を防いでいる。一部の実施形態では、電池はさらにガラス、プラスチック、セラミック、またはこれらの組み合わせによる透過性の材料から構成されている。一部の実施形態では、電池はさらにガラスの透過性の材料から構成され、このガラスが電池の酸化を防いでいる。一部の実施形態では、電池はさらにプラスチックの透過性の材料から構成され、このプラスチックが電池の酸化を防いでいる。
Here is disclosed an electroluminescent cell comprised of the following in a specific embodiment: a plurality of three-dimensional diodes comprised of a conductor or semiconductor material. These conductor or semiconductor materials are selected from: carbon, carbon allotropes, organic polymers, and current sources. Also, the shape of the diode changes along the vertical axis. The energy conversion efficiency of the electroluminescent battery is at least 10%. In some embodiments, the energy conversion efficiency of the solar cell will be at least 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 40%, 50%. In some embodiments, the diode is composed of one anode and one cathode. In some embodiments, the diode is composed of one donor polymer and one acceptor polymer. In some embodiments, at least a portion of the diode is coated with a conductive polymer. In some embodiments, the anode is selectively coated with a conductive polymer. In some embodiments, the anode is coated with PEDOT: PSS. In some embodiments, the current excites electrons in the donor material. In some embodiments, electrons in the donor material combine with holes. In some embodiments, the combination of electrons and holes causes the electrons to fall to a low energy level. In some embodiments, photons are emitted by electrons falling to a low energy level. In some embodiments, the array is formed by three-dimensional diodes. In some embodiments, the shape of at least some of the three-dimensional diodes is any of a cylinder, a pyramid, a diamond shape , a sphere, a hemisphere, and a prism with a rectangular bottom . In some embodiments, the shape of the three-dimensional diode is a pyramid. In some embodiments, the shape of the three-dimensional diode is a cylinder. In some embodiments, the diode is manufactured using a conductor or semiconductor material that has undergone a patterning process. In some embodiments, the diode is manufactured using a conductor or semiconductor material that has undergone one of the following patterning steps: stamping, extrusion, printing, lithography, rolling, or a combination thereof. In some embodiments, the electrode is manufactured using a conductor or semiconductor material that has undergone a heating process following the patterning process. In some embodiments, the diode is manufactured using a conductor or semiconductor material that has been subjected to a patterning process followed by sintering, pyrolysis, or baking. In some embodiments, the diode is manufactured using a conductor or semiconductor material that has undergone thermal decomposition following a patterning process. In some embodiments, the diode is manufactured using a conductor or semiconductor material that has undergone a patterning process followed by sintering. In some embodiments, the electrode is composed of graphite or glassy carbon. In some embodiments, the diodes are arranged in a grouped pattern. In some embodiments, the diodes are arranged in a separate pattern. In some embodiments, the diode is formed with a non-trace structure. In some embodiments, the diode forms a trace structure. In some embodiments, at least some of the diodes are transmissive . In some embodiments, the surface of at least some diodes is porous. In some embodiments, the surface of at least some of the diodes is non-porous. In some embodiments, the battery is composed of more transparent material, the transparent material is prevented from oxidation of the battery. In some embodiments, the battery is further comprised of a permeable material made of glass, plastic, ceramic, or combinations thereof. In some embodiments, the battery is further comprised of a glass permeable material , which prevents the battery from oxidizing. In some embodiments, the battery is further comprised of a plastic permeable material that prevents the battery from oxidizing.

ここに、一部の実施形態における、導体または半導体材料を含む三次元ダイオードを公開する。これらの導体または半導体材料は、以下から選択される：炭素、炭素同素体、有機ポリマーのいずれか。また、ダイオードの形状は垂直軸に沿って変化する。一部の実施形態では、少なくとも三次元ダイオードの一部は導電性ポリマーでコーティングされている。一部の実施形態では、ダイオードは1本の陽極および1本の陰極から構成されている。一部の実施形態では、陽極は導電性ポリマーでコーティングされている。一部の実施形態では、陽極はPEDOT:PSSでコーティングされている。一部の実施形態では、導体または半導体材料はグラファイトまたはガラス状炭素である。一部の実施形態では、ダイオードの形状は円柱、角錐、ダイヤモンド形状、球体、半球、底面が長方形の角柱のいずれかである。一部の実施形態では、ダイオードの形状は角錐である。一部の実施形態では、ダイオードの形状は円柱である。一部の実施形態では、ダイオードの製造には、パターン形成工程を経た導電性粉末が用いられる。一部の実施形態では、ダイオードの製造には、以下のいずれかのパターン形成工程を経た導体または半導体材料が用いられる：スタンピング、エクストルージョン、プリンティング、リソグラフィー、ローリング、またはこれらの組み合わせ。一部の実施形態では、ダイオードの製造には、パターン形成工程に続き、加熱工程を経た導体または半導体材料が用いられる。一部の実施形態では、ダイオードの製造には、パターン形成工程に続き、焼結、熱分解、焼き付けのいずれかを経た導体または半導体材料が用いられる。一部の実施形態では、ダイオードの製造には、パターン形成工程に続き、熱分解を経た導電性ポリマーが用いられる。一部の実施形態では、ダイオードの製造には、パターン形成工程に続き、焼結を経た導電性粉末が用いられる。一部の実施形態では、少なくとも一部のダイオードの表面は多孔性である。一部の実施形態では、少なくとも一部のダイオードの表面は非多孔性である。
Here, a three-dimensional diode comprising a conductor or semiconductor material in some embodiments is disclosed. These conductor or semiconductor materials are selected from the following: carbon, carbon allotrope, organic polymer. Also, the shape of the diode changes along the vertical axis. In some embodiments, at least a portion of the three-dimensional diode is coated with a conductive polymer. In some embodiments, the diode is composed of one anode and one cathode. In some embodiments, the anode is coated with a conductive polymer. In some embodiments, the anode is coated with PEDOT: PSS. In some embodiments, the conductor or semiconductor material is graphite or glassy carbon. In some embodiments, the diode shape is either a cylinder, a pyramid, a diamond shape , a sphere, a hemisphere, or a prism with a rectangular bottom . In some embodiments, the diode shape is a pyramid. In some embodiments, the shape of the diode is a cylinder. In some embodiments, the diode is manufactured using conductive powder that has undergone a patterning process. In some embodiments, the diode is manufactured using a conductor or semiconductor material that has undergone one of the following patterning steps: stamping, extrusion, printing, lithography, rolling, or a combination thereof. In some embodiments, the diode is manufactured using a conductor or semiconductor material that has been subjected to a patterning process followed by a heating process. In some embodiments, the diode is manufactured using a conductor or semiconductor material that has been subjected to a patterning process followed by sintering, pyrolysis, or baking. In some embodiments, the diode is manufactured using a conductive polymer that has undergone a thermal decomposition following the patterning process. In some embodiments, diodes are manufactured using conductive powder that has been subjected to a patterning process followed by sintering. In some embodiments, the surface of at least some diodes is porous. In some embodiments, the surface of at least some of the diodes is non-porous.

三次元的に配置された微小電極のアレイを表している。It represents an array of microelectrodes arranged three-dimensionally. 三次元電極を有する有機PV電池の三次元構造を表している。It represents the three-dimensional structure of an organic PV battery with a three-dimensional electrode. ここに公開されている電極の製造手順を表している。マイクロ（またはナノ）スタンピング工程、続いて焼結（ここでは電流を使用）が実施される。The electrode manufacturing procedure disclosed here is shown. A micro (or nano) stamping step is performed, followed by sintering (here using an electric current). 三次元炭素電極構造の図面であり、個別のトレースパターンが示されている。FIG. 3 is a drawing of a three-dimensional carbon electrode structure showing individual trace patterns. 三次元電極およびポリマー太陽光発電反応を用いて電子を取得する工程を表す構図である。It is a composition showing the process of acquiring an electron using a three-dimensional electrode and polymer photovoltaic power generation reaction. 複数の光活性層を表した三次元構造である。さまざまな種類の層によって、さまざまな可視光線スペクトルのピークが吸収される。A three-dimensional structure representing a plurality of photoactive layers. Different types of layers absorb different visible light spectrum peaks. OLED表面積が増した三次元電極構造を表している。It represents a three-dimensional electrode structure with increased OLED surface area. 複数の電界発光層を垂直に並べた、新しい白色タンデムOLEDの三次元構造を表している。It represents the three-dimensional structure of a new white tandem OLED with multiple electroluminescent layers arranged vertically. 「全ポリマー」有機MEMS/NEMSをベースとした有機太陽電池構造の二次元断面図を表している。「d」は電池の奥行きを表しており、範囲は5 m〜25 mとなる。グラファイト陰極の奥行きにわたって電極が収集される一方、正孔は、陽極の奥行きにわたって配置されているPEDOT:PSS層へと移動する。回路は、電子および正孔の伝導経路としての機能を持つ、グラファイトのワイヤートレースを介して完成する。It represents a two-dimensional cross-sectional view of an organic solar cell structure based on "all polymers" organic MEMS / NEMS. “D” represents the depth of the battery, and the range is 5 m to 25 m. While the electrode is collected over the depth of the graphite cathode, the holes move to the PEDOT: PSS layer that is placed over the depth of the anode. The circuit is completed through graphite wire traces that serve as electron and hole conduction paths. フェルミエネルギーレベルの図、およびフラットバンド状態にある全ポリマーシステムの真空レベルに相対した集光の様子を表している。電子は光エネルギーにさらされるとLUMO（最低空分子軌道）へと移動し、その結果HOMO（最高被占分子軌道）に正孔ができる。電子は熱分解炭素（グラファイト）電極、およびPEDOT:PSS電極の正孔で収集される。A Fermi energy level diagram and the concentration of light relative to the vacuum level of the entire polymer system in a flat band state are shown. When exposed to light energy, electrons move to LUMO (lowest unoccupied molecular orbital), resulting in holes in HOMO (highest occupied molecular orbital). Electrons are collected at the holes of the pyrolytic carbon (graphite) electrode and the PEDOT: PSS electrode. (a)は、三次元グラファイト微小電極ベースの太陽電池を形成しているチップの配置を表している。電極は直径150 μm、間隔は350 μmであり、幅が75 μmで1 mm x 1 mmのサイズのバンプパッドをトレースできる。(b)は、パターン形成後のSEM図を表している。(c)は、三次元電極のSEM図を表している。(a) represents the arrangement of chips forming a three-dimensional graphite microelectrode-based solar cell. The electrodes are 150 μm in diameter, 350 μm in distance, 75 μm wide, and can trace bump pads of 1 mm x 1 mm size. (b) shows the SEM figure after pattern formation. (c) represents an SEM diagram of the three-dimensional electrode. (a)は、三次元グラファイト電極の10 x 10アレイを有する、完全な全ポリマー太陽電池を表している。 (b)は、PEDOT:PSSが塗布された後のサンプル陽極のSEM図を表している。(a) represents a complete all-polymer solar cell with a 10 × 10 array of three-dimensional graphite electrodes. (b) represents the SEM figure of the sample anode after PEDOT: PSS was apply | coated. 光活性材料を有する三次元グラファイト電極の図を表している。 (a)は、熱処理によってトポロジーが滑らかになることを表している。（b)は、風乾した光活性材料は結晶化する傾向があることを表している。Fig. 4 represents a diagram of a three-dimensional graphite electrode with a photoactive material. (a) represents that the topology becomes smooth by heat treatment. (B) represents that the air-dried photoactive material tends to crystallize. 5A+5C、10A+10C、50A+50C（1〜3層）の電流測定値を表している。Current measurement values of 5A + 5C, 10A + 10C, 50A + 50C (1-3 layers) are shown. 50A+50C（3層）の電流測定値を表すことで、熱処理による効果を示している。By representing the measured current value of 50A + 50C (3 layers), the effect of heat treatment is shown. 50A+50C、10A+10C、5A+5C（すべて1層）の電流測定値を表すことで、電極の数がもたらす影響を示している。By representing the current measurements of 50A + 50C, 10A + 10C, 5A + 5C (all in one layer), the effect of the number of electrodes is shown. 電極の数によって生じる電流の変化を表している。It shows the change in current caused by the number of electrodes. 50A+50Cの電流測定値を表すことで、光活性材料層の数がもたらす影響を示している。By representing the measured current value of 50A + 50C, the effect of the number of photoactive material layers is shown. 全ポリマー太陽電池の三次元構造の露出面積を最大化するための異なる構成を示している。Fig. 4 illustrates a different configuration for maximizing the exposed area of the three-dimensional structure of an all polymer solar cell. チップの鉛直傾斜によって生じる電流の変化を表している。チップは水平面に対して45°に維持されている。It shows the change in current caused by the vertical tilt of the chip. The tip is maintained at 45 ° to the horizontal plane. 電極の間隔を調整することで電流がどのように変化するかを表している。It shows how the current changes by adjusting the distance between the electrodes. それぞれの光源入射の水平角に応じた、5 x 5三次元電極への入射光の変化を表している。It shows the change in the incident light on the 5 x 5 three-dimensional electrode according to the horizontal angle of each light source incident. (a)は、静止チップ構成および移動チップ構成における焼結設定を表している。(b)は、移動チップ構成（C）における、表面（厚さ-50 μm）下のニッケル層の一部を表しているSEM図である。(a) represents the sintering setting in the stationary tip configuration and the moving tip configuration. (b) is an SEM diagram showing a part of the nickel layer below the surface (thickness: 50 μm) in the moving chip configuration (C). (a)は、構成Aのもとで、サイクル数が局所焼結（材料表面はチップの真下に位置）ニッケルの微小硬度にもたらす効果を表している。硬度は圧粉体では-38 HVだったのが、70回の電流サイクル後は、極度に焼結させた局所において200 HVを超えたことがはっきり分かる。硬度の上昇は、30サイクルを過ぎたあたりから顕著になる。(b)は、焼結が進むにつれて観察された粒成長を表している。(a) shows the effect of the number of cycles on local sintering (the material surface is located directly under the chip) on the microhardness of nickel under configuration A. It can be clearly seen that the hardness was -38 HV in the green compact, but after 70 current cycles, it exceeded 200 HV in the extremely sintered area. The increase in hardness becomes noticeable after about 30 cycles. (b) represents the grain growth observed as sintering progressed. (a)は、構成Bにおける、チップ下の焼結部位の断面SEM顕微鏡図である。(b)は、該当する断面図の硬度マップである。(a) is a cross-sectional SEM micrograph of a sintered portion under a chip in configuration B. FIG. (b) is a hardness map of the corresponding sectional view. (a)は、構成Cにおける、チップ経路に沿った焼結表面下のSEM顕微鏡図である。(b)は、構成Cにおける圧粉体を表しており、局所的に焼結された正方形の圧痕が示されている。(a) is an SEM micrograph of the sintered surface under the chip path in the configuration C. FIG. (b) represents the green compact in the configuration C, and shows a square indentation that is locally sintered. 試験を行った4個のチップの詳細である。(a)は、4つのセット（それぞれ5本の電極から構成）にそれぞれ接続された4本のワイヤーを有するチップの詳細である。5本の電極セットのうち2つ（陽極として機能）はPEDOT:PSSでコーティングされていたほか、チップは7つの層を有していた。(b)は、5つの層を有するチップの詳細である。チップには5本の電極から成る列が1列あり、これらが接続することで陰極を形成していた一方、同様に5本の電極から成る1列の列が接続することで陽極を形成していた。電池は、陰極および陽極をつないでいる2本のワイヤーから構成されていた。電極の形状はダイヤモンド形状であり、熱処理を施していた。(c)は、3つの層を有するチップの詳細である。チップには5本の電極から成る列が10列あり（すなわち、合計で50本の電極）、これらが接続することで陽極を形成していた。陰極も同様の方法で形成されていた。電極の形状はダイヤモンド形状であり、熱処理を施していた。(d)は、5本の電極から成る列を10列有するチップの詳細である（すなわち、合計で50本の電極）。これらが接続することで陽極を形成していた。陰極も同様の方法で形成されていた。電極の形状はダイヤモンド形状であり、熱処理は施されなかった。Details of the four chips tested. (a) is a detail of a chip having four wires each connected to four sets (each consisting of five electrodes). Two of the five electrode sets (acting as an anode) were coated with PEDOT: PSS, and the tip had seven layers. (b) is a detail of a chip having five layers. The chip has one row of five electrodes, which are connected to form a cathode, while similarly, one row of five electrodes is connected to form an anode. It was. The battery consisted of two wires connecting the cathode and anode. The electrode had a diamond shape and was heat-treated. (c) is a detail of a chip having three layers. The chip had 10 rows of 5 electrodes (that is, a total of 50 electrodes), and these were connected to form an anode. The cathode was formed by the same method. The electrode had a diamond shape and was heat-treated. (d) is a detail of a chip having 10 rows of 5 electrodes (ie 50 electrodes in total). These connected to form an anode. The cathode was formed by the same method. The electrode had a diamond shape and was not heat-treated.

一部の実施形態では、電極は陽極または陰極である。一部の実施形態では、陽極の仕事関数は5 eV以上である。一部の実施形態では、陰極の仕事関数は5 eV未満である。形状
[0052] 一部の実施形態では、電極は三次元電極である。一部の実施形態では、三次元電極の形状は円柱、角錐、ダイヤモンド形状、球体、半球、底面が長方形の角柱のいずれかである。一部の実施形態では、三次元電極の形状は角錐である。一部の実施形態では、三次元電極の形状は円柱である。一部の実施形態では、三次元電極を使用することで電極／ポリマーの接触表面積が増し、これによって相互作用も向上する。一部の実施形態では、三次元電極の間に細い隙間を設置することで、抵抗を上げることなく光活性層を厚くして、装置を完全に稼動させることができる。一部の実施形態では、電極／ポリマーの接触表面積を上げることで、効率も向上させることができる。
製造
In some embodiments, the electrode is an anode or a cathode. In some embodiments, the work function of the anode is 5 eV or greater. In some embodiments, the work function of the cathode is less than 5 eV. shape
[0052] In some embodiments, the electrode is a three-dimensional electrode. In some embodiments, the shape of the three-dimensional electrode is any of a cylinder, a pyramid, a diamond shape , a sphere, a hemisphere, and a prism with a rectangular bottom . In some embodiments, the shape of the three-dimensional electrode is a pyramid. In some embodiments, the shape of the three-dimensional electrode is a cylinder. In some embodiments, the use of a three-dimensional electrode increases the electrode / polymer contact surface area, thereby improving the interaction. In some embodiments, the device can be fully operated by providing a thin gap between the three-dimensional electrodes to increase the thickness of the photoactive layer without increasing resistance. In some embodiments, increasing the electrode / polymer contact surface area can also increase efficiency.
Manufacturing

一部の実施形態では、電極は、以下のいずれかの導体または半導体材料を含む：金属、合金、金属間材料、金属ガラス、複合材料、ポリマー、生体適合性材料、またはこれらの組み合わせ。一部の実施形態では、電極はSU-8ネガ型フォトレジストから構成されている。一部の実施形態では、電極は金属から構成されている。一部の実施形態では、電極は合金から構成されている。一部の実施形態では、電極は金属間材料から構成されている。一部の実施形態では、電極は金属ガラスから構成されている。一部の実施形態では、電極は複合材料から構成されている。一部の実施形態では、電極は生体適合性材料から構成されている。一部の実施形態では、電極は半導体、超電導体、またはこれらの組み合わせから構成されている。
In some embodiments, the electrode comprises either a conductive or semi-conductive material of the following: metals, alloys, intermetallic materials, metal glass, composites, polymers, biocompatible materials, or combinations thereof. In some embodiments, the electrodes are composed of SU-8 negative photoresist. In some embodiments, the electrode is composed of metal. In some embodiments, the electrode is composed of an alloy. In some embodiments, the electrode is composed of an intermetallic material. In some embodiments, the electrode is composed of metallic glass. In some embodiments, the electrode is composed of a composite material. In some embodiments, the electrode is composed of a biocompatible material. In some embodiments, the electrode is composed of a semiconductor, a superconductor, or a combination thereof.

太陽電池
既製の太陽電池は通常、2本の金属電極の間に挟まれた薄い光活性層（例えば、約100ナノメートル）から構成される。特定の形態では、陽極は透過性の誘電性金属酸化物（インジウムスズ酸化物など）である。特定の形態では、陰極はアルミニウムである。
Solar cell
Off-the-shelf solar cells typically consist of a thin photoactive layer (eg, about 100 nanometers) sandwiched between two metal electrodes. In a particular form, the anode is a transmissive dielectric metal oxide (such as indium tin oxide). In a particular form, the cathode is aluminum.

一部の実施形態では、電極は透過性であるため、電磁放射が光活性材料に到達する能力が妨げられることはない。既製の太陽電池はITOベースの陽極を使用している。特定の形態では、ITOベースの陽極によって光エネルギーの伝達が減少するため、より多くの電磁放射が光活性材料に届く。さらに、既製の太陽電池はアルミニウムベースの陰極を使用している。特定の形態では、アルミニウムベースの陰極は透過性ではない。そのため、一部の実施形態では、ここに公開する太陽電池は、太陽エネルギーを電池の複数の側面から吸収できる。この構造により、電極／光活性材料の相互作用が大幅に増す。
In some embodiments, the electrodes are transmissive so that the ability of electromagnetic radiation to reach the photoactive material is not hindered. Off-the-shelf solar cells use ITO-based anodes. In certain forms, more electromagnetic radiation reaches the photoactive material because the ITO-based anode reduces the transmission of light energy. In addition, off-the-shelf solar cells use an aluminum-based cathode. In certain forms, aluminum-based cathodes are not transmissive . Thus, in some embodiments, the solar cells disclosed herein can absorb solar energy from multiple sides of the battery. This structure greatly increases the electrode / photoactive material interaction.

一部の実施形態では、三次元電極の形状は円柱、角錐、ダイヤモンド形状、球体、半球、底面が長方形の角柱のいずれかである。一部の実施形態では、三次元電極の形状は角錐である。一部の実施形態では、三次元電極の形状は円柱である。一部の実施形態では、三次元電極を使用することで電極／ポリマーの接触表面積が増し、これによって相互作用も向上する。一部の実施形態では、三次元電極の間に細い隙間を設置することで、抵抗を上げることなく光活性層を厚くして、装置を完全に稼動させることができる。一部の実施形態では、電極／ポリマーの接触表面積を上げることで、効率も向上させることができる。
In some embodiments, the shape of the three-dimensional electrode is any of a cylinder, a pyramid, a diamond shape , a sphere, a hemisphere, and a prism with a rectangular bottom . In some embodiments, the shape of the three-dimensional electrode is a pyramid. In some embodiments, the shape of the three-dimensional electrode is a cylinder. In some embodiments, the use of a three-dimensional electrode increases the electrode / polymer contact surface area, thereby improving the interaction. In some embodiments, the device can be fully operated by providing a thin gap between the three-dimensional electrodes to increase the thickness of the photoactive layer without increasing resistance. In some embodiments, increasing the electrode / polymer contact surface area can also increase efficiency.

一部の実施形態では、電極は、以下のいずれかの導体、半導体または半導体材料を含む：金属、合金、金属間材料、金属ガラス、複合材料、ポリマー、生体適合性材料、またはこれらの組み合わせ。一部の実施形態では、電極はSU-8ネガ型フォトレジストから構成されている。
In some embodiments, the electrodes comprise one of the following conductor, semiconductor or semiconductor material: metal, alloy, intermetallic material, a metallic glass, composites, polymers, biocompatible materials, or combinations thereof. In some embodiments, the electrodes are composed of SU-8 negative photoresist.

一部の実施形態では、電池には光活性材料の複数の層が含まれるが、トレースパターンは存在しない。一部の実施形態では、電池には光活性材料の複数の層に加え、個別のパターンが存在する。一部の実施形態では、電池には光活性材料の複数の層に加え、グループ化されたパターンが存在する。
透過性の材料
In some embodiments, the battery includes multiple layers of photoactive material, but there is no trace pattern. In some embodiments, the battery has a separate pattern in addition to multiple layers of photoactive material. In some embodiments, the battery has a grouped pattern in addition to multiple layers of photoactive material.
Permeable material

一部の実施形態では、太陽電池は透過性の材料に取り囲まれ、この透過性の材料が電池の酸化を防いでいる。一部の実施形態では、太陽電池はガラス、プラスチック、セラミック、またはこれらの組み合わせによる透過性の材料に取り囲まれている。一部の実施形態では、太陽電池はガラスの透過性の材料に取り囲まれ、このガラスが電池の酸化を防いでいる。一部の実施形態では、太陽電池はプラスチックの透過性の材料に取り囲まれ、このプラスチックが電池の酸化を防いでいる。
In some embodiments, the solar cell is surrounded by a permeable material, the permeable material is prevented from oxidation of the battery. In some embodiments, the solar cell is surrounded by a transmissive material made of glass, plastic, ceramic, or combinations thereof. In some embodiments, the solar cell is surrounded by a transmissive material of glass that prevents the cell from oxidizing. In some embodiments, the solar cell is surrounded by a plastic permeable material that prevents the cell from oxidizing.

II. ダイオード
ここに、特定の実施形態における、ダイオードの形状は垂直軸に沿って変化する、透過性の導体、半導体または半導体材料から構成される三次元ダイオードを公開する。一部の実施形態では、ダイオードは全ポリマーダイオードである。
II. Diodes Here are disclosed three-dimensional diodes composed of transparent conductors, semiconductors or semiconductor materials, in certain embodiments, the shape of the diodes varies along the vertical axis. In some embodiments, the diode is an all polymer diode.

一部の実施形態では、ダイオードの形状は円柱、角錐、ダイヤモンド形状、球体、半球、底面が長方形の角柱のいずれかである。一部の実施形態では、ダイオードの形状は角錐である。一部の実施形態では、三次元ダイオードの形状は円柱である。
製造
In some embodiments, the diode shape is either a cylinder, a pyramid, a diamond shape , a sphere, a hemisphere, or a prism with a rectangular bottom . In some embodiments, the diode shape is a pyramid. In some embodiments, the shape of the three-dimensional diode is a cylinder.
Manufacturing

一部の実施形態では、ダイオードは、以下のいずれかの導体または半導体材料から構成されている：金属、合金、金属間材料、金属ガラス、複合材料、ポリマー、生体適合性材料、またはこれらの組み合わせ。一部の実施形態では、ダイオードはSU-8ネガ型フォトレジストから構成されている。一部の実施形態では、ダイオードは金属から構成されている。一部の実施形態では、ダイオードは合金から構成されている。一部の実施形態では、ダイオードは金属間材料から構成されている。一部の実施形態では、ダイオードは金属ガラスから構成されている。一部の実施形態では、ダイオードは複合材料から構成されている。一部の実施形態では、ダイオードは生体適合性材料から構成されている。一部の実施形態では、ダイオードは半導体、超電導体、またはこれらの組み合わせから構成されている。導電性ポリマーコーティング
In some embodiments, the diode is comprised of any of the following conductor or semiconductor materials: metal, alloy, intermetallic material, metallic glass, composite material, polymer, biocompatible material, or combinations thereof . In some embodiments, the diode is comprised of SU-8 negative photoresist. In some embodiments, the diode is composed of metal. In some embodiments, the diode is comprised of an alloy. In some embodiments, the diode is composed of an intermetallic material. In some embodiments, the diode is composed of metallic glass. In some embodiments, the diode is composed of a composite material. In some embodiments, the diode is composed of a biocompatible material. In some embodiments, the diode is comprised of a semiconductor, a superconductor, or a combination thereof. Conductive polymer coating

ここに、特定の実施形態における、以下から構成される電界発光電池を公開する：（a）導体または半導体材料から構成される複数の三次元ダイオード、および（b）ダイオードの形状は垂直軸に沿って変化し電界発光電池のエネルギー変換効率は少なくとも10%である電流源。一部の実施形態では、ダイオードは全ポリマー電極である。一部の実施形態では、ダイオードは炭素、炭素同素体、有機ポリマーのいずれかから構成されている。一部の実施形態では、ダイオードはグラファイトまたはガラス状炭素から構成されている。一部の実施形態では、電池は有機LEDである。一部の実施形態では、ダイオードは透過性である。
Here is disclosed an electroluminescent cell comprising, in certain embodiments: (a) a plurality of three-dimensional diodes comprised of a conductor or semiconductor material, and (b) the shape of the diodes along the vertical axis. A current source whose energy conversion efficiency of an electroluminescent battery is at least 10%. In some embodiments, the diode is a full polymer electrode. In some embodiments, the diode is composed of carbon, carbon allotrope, or organic polymer. In some embodiments, the diode is composed of graphite or glassy carbon. In some embodiments, the battery is an organic LED. In some embodiments, the diode is transmissive .

一部の実施形態では、三次元ダイオードの形状は円柱、角錐、ダイヤモンド形状、球体、半球、底面が長方形の角柱のいずれかである。一部の実施形態では、三次元ダイオードの形状は角錐である。一部の実施形態では、三次元ダイオードの形状は円柱である。
In some embodiments, the three-dimensional diode has a shape of a cylinder, a pyramid, a diamond shape , a sphere, a hemisphere, or a prism with a rectangular bottom . In some embodiments, the shape of the three-dimensional diode is a pyramid. In some embodiments, the shape of the three-dimensional diode is a cylinder.

一部の実施形態では、ダイオードは、以下のいずれかの導体または半導体材料から構成されている：金属、合金、金属間材料、金属ガラス、複合材料、ポリマー、生体適合性材料、またはこれらの組み合わせ。一部の実施形態では、ダイオードはSU-8ネガ型フォトレジストから構成されている。一部の実施形態では、ダイオードは金属から構成されている。一部の実施形態では、ダイオードは合金から構成されている。一部の実施形態では、ダイオードは金属間材料から構成されている。一部の実施形態では、ダイオードは金属ガラスから構成されている。一部の実施形態では、ダイオードは複合材料から構成されている。一部の実施形態では、ダイオードは生体適合性材料から構成されている。一部の実施形態では、ダイオードは半導体、超電導体、またはこれらの組み合わせから構成されている。
In some embodiments, the diode is comprised of any of the following conductor or semiconductor materials: metal, alloy, intermetallic material, metallic glass, composite material, polymer, biocompatible material, or combinations thereof . In some embodiments, the diode is comprised of SU-8 negative photoresist. In some embodiments, the diode is composed of metal. In some embodiments, the diode is comprised of an alloy. In some embodiments, the diode is composed of an intermetallic material. In some embodiments, the diode is composed of metallic glass. In some embodiments, the diode is composed of a composite material. In some embodiments, the diode is composed of a biocompatible material. In some embodiments, the diode is comprised of a semiconductor, a superconductor, or a combination thereof.

透過性の材料
一部の実施形態では、電界発光電池は透過性の材料に取り囲まれ、この透過性の材料が電池の酸化を防いでいる。一部の実施形態では、電界発光電池はガラス、プラスチック、セラミック、またはこれらの組み合わせによる透過性の材料に取り囲まれている。一部の実施形態では、電界発光電池はガラスの透過性の材料に取り囲まれ、このガラスが電池の酸化を防いでいる。一部の実施形態では、電界発光電池はプラスチックの透過性の材料に取り囲まれ、このプラスチックが電池の酸化を防いでいる。
用途
The permeability of the material some embodiments, the electroluminescent cell is surrounded by permeable material, the permeable material is prevented from oxidation of the battery. In some embodiments, the electroluminescent cell is surrounded by a transparent material made of glass, plastic, ceramic, or combinations thereof. In some embodiments, the electroluminescent cell is surrounded by a glass permeable material , which prevents the cell from oxidizing. In some embodiments, the electroluminescent cell is surrounded by a plastic permeable material , which prevents the cell from oxidizing.
Application

加工
三次元電極マイクロアレイのマイクロ加工には、C-MEMS（有機MEMS）工程が用いられた。従来のフォトリソグラフィーに続き、熱分解を用いることで、シリコン基板の200 μm上に三次元フォトレジスト由来炭素電極を設置することができた。電極は直径150 μm、間隔は350 μmであり、幅が75 μmで1 mm x 1 mmのサイズのバンプパッドをトレースできる。熱分解による収縮を補うため、電極の柱状体のフォトレジスト層をまずは厚さ220 μmでスピンコートし、最終的な高さは200 μmとなった。チップ全体のサイズはl cm x l cmである。
Machining C-MEMS (organic MEMS) process was used for micro machining of 3D electrode microarray. Using conventional thermal lithography followed by thermal decomposition, we were able to install a three-dimensional photoresist-derived carbon electrode on a 200 μm silicon substrate. The electrodes are 150 μm in diameter, 350 μm in distance, 75 μm wide, and can trace bump pads of 1 mm x 1 mm size. In order to compensate for the shrinkage due to thermal decomposition, the columnar photoresist layer of the electrode was first spin-coated with a thickness of 220 μm, resulting in a final height of 200 μm. The overall size of the chip is l cm xl cm.

スパイダーチップには5つの層があった。チップには、5本の電極から成る1列（接続することで陰極を形成）、そして同じく5本の電極から成る別の1列（接続することで陽極を形成）が含まれていた。さらに、本電池には、陰極と陽極を結ぶ2本のワイヤーが含まれていた。電極の形状はダイヤモンド形状であり、熱処理が施された。図27(b)を参照のこと。
There were five layers of spider chips. The chip contained one row of five electrodes (connecting to form a cathode) and another row of five electrodes (connecting to form an anode). In addition, the battery included two wires connecting the cathode and anode. The electrode had a diamond shape and was heat treated. See FIG. 27 (b).

熱処理された50C+50A電池には3つの層があった。チップには5本の電極から成る列が10列あり（合計で50本の電極）、これらが接続することで陽極が形成された。陰極も同様の方法で形成された。電極の形状はダイヤモンド形状であり、熱処理が施された。図27(c)を参照のこと。
The heat treated 50C + 50A battery had three layers. The chip had 10 rows of 5 electrodes (a total of 50 electrodes), and these were connected to form an anode. The cathode was formed in the same manner. The electrode had a diamond shape and was heat treated. See FIG. 27 (c).

熱処理された50C+50A電池には3つの層があった。チップには5本の電極から成る列が10列あり（合計で50本の電極）、これらが接続することで陽極が形成された。陰極も同様の方法で形成された。電極の形状はダイヤモンド形状であり、熱処理は施されなかった。図27(d)を参照のこと。
The heat treated 50C + 50A battery had three layers. The chip had 10 rows of 5 electrodes (a total of 50 electrodes), and these were connected to form an anode. The cathode was formed in the same manner. The electrode had a diamond shape and was not heat-treated. See FIG. 27 (d).

結果は、図13〜20に要約されている。図13は、試験を行った全チップの電流測定値である。図14は、熱処理によって通電容量が増したことを表している。グラファイト電極は、適度に加熱すると伝導率が上がることが知られている。図15および図16は、電極の数によって生じる変化を表している。50本の陰極および50本の陽極を350ミクロンの間隔で配置すると、最大で20マイクロアンペアの電流が発生することが観察されている。l cm x l cmのチップでは、450本の陽極および450本の陰極から成る構成において、上記と同様の間隔で合計30 x 30の素子を規則的に並べたものを同時に配置することで、200マイクロアンペア/cm²の電流が発生すると推測できる。間隔がもたらす影響については、より密度の高いアレイを構築することで調査した。
The results are summarized in Figures 13-20. FIG. 13 shows current measurements for all chips tested. FIG. 14 shows that the current carrying capacity is increased by the heat treatment. It is known that the conductivity of a graphite electrode increases when heated appropriately. 15 and 16 show changes caused by the number of electrodes. It has been observed that a current of up to 20 microamps is generated when 50 cathodes and 50 anodes are placed at 350 micron intervals. In the l cm xl cm chip, in a configuration consisting of 450 anodes and 450 cathodes, a total of 30 x 30 elements arranged in a regular manner at the same interval as described above can be placed at the same time, and 200 micron It can be estimated that a current of ampere / cm ² is generated. The effect of spacing was investigated by building a denser array.

Claims

A photovoltaic battery ,
a) a plurality of three-dimensional electrodes composed of a conductor or semiconductor material selected from carbon, carbon allotrope, and organic polymer;
b) A photovoltaic cell comprising at least one photoactive material.

The battery of claim 1, wherein at least some of the three-dimensional electrodes are coated with a conductive polymer and / or at least a portion of the anode is coated with PEDOT: PSS.

The battery further includes:
a) Consists of two transparent layers, where the electrode and photoactive material are sandwiched between these two transparent layers,
b) electromagnetic radiation passes through at least the two transparent layers, at least part of the electromagnetic radiation is converted into energy;
c) one or more photons of the electromagnetic radiation are absorbed by the photoactive material;
d) the photoactive material is composed of a donor polymer, and the electrons of the donor polymer are excited by absorption of the photons;
e) The potential difference is generated by the excitation electrons moving to the cathode.
The battery according to claim 1.

The battery further includes:
a) In a three-dimensional electrode, an array of anodes and cathodes is formed,
b) The work function of at least some of the anodes is 5 eV or more,
c) The work function of at least some of the cathodes is 5 eV or less,
d) The shape of at least a part of the three-dimensional electrode is any one of a cylinder, a pyramid, a rhombus, a sphere, a hemisphere, and a rectangular prism.
The battery according to claim 1.

Photoactive materials are crystalline silicon, cadmium telluride, copper indium selenide, copper indium gallium diselenide, ruthenium organometallic dye, P3HT (poly (3-hexylthiophene)), PCBM (phenyl-C61-butyric acid methyl ester) The battery according to claim 1, or a combination thereof.

2. The battery according to claim 1, wherein the battery is composed of first and second photoactive materials, and an absorption spectrum of the first photoactive material is different from an absorption spectrum of the second photoactive material.

2. The battery of claim 1, wherein the battery is a solar battery.

A three-dimensional electrode,
Composed of conductor or semiconductor material,
The conductor or semiconductor material is selected from carbon, carbon allotrope, organic polymer,
The three-dimensional electrode according to claim 1, wherein the shape of the electrode changes along a vertical axis.

The three-dimensional electrode further includes:
a) coated with a conductive polymer;
b) The shape of the electrode is any one of a cylinder, a pyramid, a rhombus, a sphere, a hemisphere, and a rectangular prism,
c) Either the anode is coated with a conductive polymer and the work function of the anode is 5 eV or more, or the work function of the cathode is 5 eV or less.
The electrode of claim 8.

An electroluminescent battery,
a) a plurality of three-dimensional diodes composed of a conductor or semiconductor material selected from carbon, carbon allotrope, and organic polymer;
b) a current source;
An electroluminescent battery comprising:

The battery further includes:
a) The diode is composed of one anode and one cathode,
b) the diode is composed of a donor polymer and an acceptor polymer;
c) The current excites electrons in the donor material,
d) electrons in the donor material combine with holes,
e) The combination of electrons and holes causes the electrons to fall to a low energy level,
f) As the electrons fall to a low level, photons are emitted.
The battery according to claim 10.

The battery further includes:
a) an array is formed by three-dimensional diodes;
b) The shape of at least a part of the three-dimensional diode is a cylinder, a pyramid, a rhombus, a sphere, a hemisphere, or a rectangular prism.
The battery according to claim 10.

A three-dimensional diode composed of a conductor or semiconductor material, which is a conductor or semiconductor material selected from carbon, carbon allotrope, and organic polymer, and whose shape changes along the vertical axis.

The diode further comprises:
a) at least a portion of the three-dimensional diode is coated with a conductive polymer;
b) the diode is composed of one anode and one cathode;
c) The shape of the diode is any one of a cylinder, a pyramid, a rhombus, a sphere, a hemisphere, and a rectangular prism.
The diode of claim 13.

A photovoltaic battery,
(A) a plurality of three-dimensional electrodes composed of a conductor or semiconductor material selected from any of metals, alloys, intermetallic materials, metallic glasses, composite materials, polymers, biocompatible materials, or combinations thereof;
(B) at least one photoactive material in which the shape of the electrode varies along the vertical axis;
A photovoltaic battery comprising:

A solar cell panel comprising a plurality of photovoltaic cells described in claim 15.

A three-dimensional electrode,
Composed of a conductor or semiconductor material selected from any of metals, alloys, intermetallic materials, metallic glass, composite materials, polymers, biocompatible materials, or combinations thereof;
The three-dimensional electrode according to claim 1, wherein the shape of the electrode changes along a vertical axis.

An electroluminescent battery,
a) a plurality of three-dimensional diodes composed of a conductor or semiconductor material selected from any of metals, alloys, intermetallic materials, metallic glasses, composite materials, polymers, biocompatible materials, or combinations thereof;
b) With current source
An electroluminescent battery characterized in that the shape of the diode varies along the vertical axis.

A three-dimensional diode,
Composed of a conductor or semiconductor material selected from any of metals, alloys, intermetallic materials, metallic glass, composite materials, polymers, biocompatible materials, or combinations thereof;
A three-dimensional diode characterized in that the shape of the diode varies along the vertical axis.